DE19900807A1

DE19900807A1 - Shaft bearing

Info

Publication number: DE19900807A1
Application number: DE1999100807
Authority: DE
Inventors: Stefan Ellinger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: WO2000042330A1; DE19900807B4

Abstract

The aim of the invention is to provide a shaft bearing which permits a reliable and long-lasting sealing of the shaft in a bearing vis-à-vis rotational movements and transversal displacements. To this end, the transversal displacement and rotation are decoupled so that in either situation an individual and optimum sealing can be provided. The present invention provides a shaft bearing with a stator (17) and a rotor (20), wherein a shaft (10) extends through the rotor (20) in a manner to be transversally displaceable and rotatable and the rotor (20) rests in the stator (17). The space between said rotor (20) and said stator (17) is sealed by means of a magnetizable emulsion. At least a part of the shaft (10) is surrounded by expansion bellows. Said bellows are fixed on one end to the rotor (20) and are linked with the shaft (10) at the end (24) facing away from the rotor (20) in a sealing manner.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaftlager. Insbeson dere betrifft die Erfindung ein Schaftlager, das gasdicht ist und in dem ein Schaft sowohl rotierbar als auch transversal verschieblich ist. Schaftlager, welche der Rotation eines stabförmigen Schafts oder einer Spindel bei deren gleichzei tiger Halterung dienen, werden in vielen Gebieten der Technik eingesetzt. Falls ein solches Lager zugleich in einem Durch trittsloch zwischen zwei Kompartimenten, in denen unter schiedliche Druckbedingungen herrschen, eingesetzt werden soll, muß dieses Lager zudem besondere Bedingungen bezüglich seiner Dichtigkeit erfüllen. Hierfür werden spezielle Maßnah men ergriffen, welche einen Durchtritt von Gasen oder Flüs sigkeiten durch das Lager hindurch oder durch den Zwischen raum zwischen Lager und Kompartimentabgrenzung hindurch ver hindern sollen. Gerade bei Vakuumanlagen sind hierbei beson ders hohe Anforderung an den Grad der Dichtigkeit zu stellen.The present invention relates to a shaft bearing. In particular The invention relates to a shaft bearing that is gas-tight and in which a shaft is both rotatable and transverse is movable. Shaft bearing, which the rotation of a rod-shaped shaft or a spindle at the same time tiger bracket are used in many areas of technology used. If such a camp at the same time in one go step between two compartments, in which under different pressure conditions prevail, are used , this camp must also have special conditions fulfill its tightness. For this, special measures will be taken men seized, which a passage of gases or rivers liquids through the warehouse or through the intermediate Ver space between the warehouse and compartment delimitation should hinder. Especially with vacuum systems are special the high demands on the degree of tightness.

Wenn darüber hinaus der Schaft im Lager nicht nur rotieren soll, sondern ebenfalls eine transversale Verschieblichkeit notwendig ist, sind weitere konstruktive Maßnahmen notwendig, um diese Dichtigkeit auch bei der Transversalverschiebung zu gewährleisten. So werden beispielsweise bei Plasmaabschei dungsprozessen Vakuumkammern verwendet, in denen ein Drehtel ler über einer Heizplatte angeordnet ist. Auf dem Drehteller sind die zu behandelnden Werkstücke angeordnet. Dieser Dreh teller ist mit einer Spindel verbunden, welche aus dem evaku ierten Bereich der Plasmaabscheidungsanlage herausgeführt wird und die mit einem außerhalb des Vakuumbereichs gelegenen Antrieb verbunden ist, der den Drehteller rotieren kann und ihn bedarfsweise hebt bzw. senkt, um ihn in Kontakt mit der Heizplatte zu bringen. Die Spindel ist dabei in einem Lager gelagert. Die Abdichtung dieses Lagers zum Vakuum der Vakuum kammer hin erfolgt hierbei mit einer T-Ringdichtung. Das Ma terial dieser Dichtung ermüdet jedoch auf Grund hoher Umge bungstemperaturen und Einflüssen durch die Prozeßgase schnell. Gerade nach längeren Standzeiten kommt es daher oft zu Leckagen und/oder zu Stockungen in der Vertikal- wie auch der Rotationsbewegung der Spindel an der Dichtungsstelle. Ein Ersatz der T-Ringdichtung wäre daher wünschenswert.If, in addition, the shaft in the bearing does not just rotate but also a transverse displaceability further constructive measures are necessary, to ensure this tightness even with the transverse displacement guarantee. For example, in the case of plasma separation Vacuum chambers used in which a rotary part ler is arranged over a hot plate. On the turntable the workpieces to be treated are arranged. That spin plate is connected to a spindle, which comes from the evaku led out area of the plasma deposition system and the one outside the vacuum range Drive is connected, which can rotate the turntable and raises or lowers it as needed to keep it in contact with the Bring hot plate. The spindle is in a warehouse stored. Sealing this bearing to vacuum the vacuum chamber is made with a T-ring seal. The Ma material of this seal, however, tires due to high reverse Exercise temperatures and influences from the process gases fast. This is why it often happens, especially after long idle times to leaks and / or to stalls in the vertical as well the rotational movement of the spindle at the sealing point. On Replacement of the T-ring seal would therefore be desirable.

Seit einiger Zeit sind sogenannte ferrofluide Dichtungen be kannt, bei denen eine Dichtung dadurch erzielt wird, daß sich zwischen einem rotierenden Element und einem feststehenden Element der Dichtung eine magnetisierbare (ferrofluide) Emul sion befindet. Diese wird durch ringförmig um das rotierbare Element angeordnete Magnete magnetisiert, was zu einer zuver lässigen Abdichtung des Zwischenraums zwischen rotierbarem Element und statischem Element führt. Auf Grund ihrer Anord nung könnte man die ringförmige magnetische Emulsion daher als flüssigen O-Ring bezeichnen. Ferrofluide Dichtungen haben jedoch den Nachteil, lediglich bei rotierenden Bewegungen ei ne Dichtigkeit zu erzielen.So-called ferrofluid seals have been used for some time knows in which a seal is achieved in that between a rotating element and a fixed one Element of the seal is a magnetizable (ferrofluid) emul sion is located. This is formed by a ring around the rotatable Element magnetized magnet, resulting in a verver casual sealing of the space between rotatable Element and static element leads. Because of their arrangement The ring-shaped magnetic emulsion could therefore be used referred to as the liquid O-ring. Have ferrofluid seals the disadvantage, however, only with rotating movements to achieve tightness.

Bei einer transversalen Verschiebung, beispielsweise eines Schafts in einem Lager, bricht hingegen die Dichtung zusammen und damit möglicherweise auch ein abzudichtendes Vakuum. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schaftlager bereitzustellen, dessen Dichtigkeit, beispielsweise gegenüber einem Vakuum, sowohl bei Rotationsbewegung als auch bei Transversalverschiebung eines zu lagernden Schafts gewährlei stet bleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Schaftlager gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie der Verwendung des erfindungsgemäßen Schaftlagers als Spin deldurchführung in einer Plasmaabscheidungsanlage gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 11.In the case of a transverse displacement, for example one Shaft in a bearing, however, the seal breaks down and possibly also a vacuum to be sealed. It is therefore an object of the present invention, a shaft bearing to provide, its tightness, for example a vacuum, both when rotating and at Ensure transverse displacement of a shaft to be stored remains constant. According to the invention, this object is achieved by the shaft bearing according to independent claim 1 and the use of the shaft bearing according to the invention as spin implementation in a plasma deposition system according to independent claim 11.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Further advantageous configurations and aspects result from the dependent claims, the description and the attached drawings.

In einem Aspekt ist die vorliegende Erfindung auf ein Schaft lager gerichtet, welches eine zuverlässige Abdichtung sowohl bei Rotationsbewegungen als auch bei transversalen Verschie bungen eines darin gelagerten Schafts sicherstellt.In one aspect, the present invention is on a stem bearing directed, which provides a reliable seal both with rotational movements as well as with transverse displacement exercises of a shaft stored therein.

In einem weiteren Aspekt ist die Erfindung auf ein Schaftla ger gerichtet, welches das Prinzip der ferrofluiden Dichtung erstmals bei Schaftlagerungen anwendbar macht, bei denen der Schaft auch transversal verschieblich sein muß.In another aspect, the invention relates to a shaft ger directed, which is the principle of the ferrofluid seal is applicable for the first time to shaft bearings in which the Shaft must also be transversely displaceable.

In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Schaft lager bereitgestellt, bei dem der Schaft so durch das Lager hindurchgeführt wird, daß eine ferrofluide Abdichtung gegen über einer vom Schaft mitgenommenen, lediglich rotierenden Hohlwelle möglich ist, während transversale Bewegungen des Schafts innerhalb der Hohlwelle erfolgen und mittels eines hermetisch an der Hohlwelle und am Schaft angeordneten Fal tenbalgens abgedichtet werden.In yet another aspect of the invention, a shaft bearing provided, with the shaft through the bearing is passed that a ferrofluid seal against over a rotating one that is carried by the shaft Hollow shaft is possible during transverse movements of the Shaft take place within the hollow shaft and by means of a Fal arranged hermetically on the hollow shaft and on the shaft be sealed.

Demgemäß ist die vorliegende Erfindung auf ein Schaftlager mit einem Stator und einem Rotor gerichtet, wobei ein Schaft transversal verschieblich und rotierbar durch den Rotor durchgeführt ist und der Rotor im Stator gelagert ist, wobei der Zwischenraum zwischen Rotor und Stator mit einer magneti sierbaren Emulsion abgedichtet ist und weiterhin ein Falten balgen zumindest einen Teil des Schafts umgibt und der Balgen an seinem einen Ende am Rotor befestigt ist und an seinem dem Rotor abgewandten Ende mit dem Schaft abdichtend verbunden ist.Accordingly, the present invention is a shaft bearing directed with a stator and a rotor, with a shaft transversely movable and rotatable by the rotor is carried out and the rotor is mounted in the stator, wherein the space between the rotor and stator with a magneti sealable emulsion is sealed and continues to fold bellows surrounds at least part of the shaft and the bellows is attached to the rotor at one end and at the the End facing away from the rotor sealingly connected to the shaft is.

Vorzugsweise ist die transversale Verschieblichkeit des Schafts durch eine Arretierung zwischen Schaft und Rotor auf einen vorbestimmten Bereich begrenzt. Die Arretierung kann beispielsweise einen Vorsprung im Rotor und eine Vertiefung im Schacht aufweisen, in die der Vorsprung eingreifen kann. Vorzugsweise ist dieser Vorsprung eine durch den Rotor hin durch reichende Schraube und die Vertiefung eine längliche Nut, deren Breite im wesentlichen der Schraubenbreite und de ren Länge im wesentlichen dem Bereich der Verschieblichkeit entspricht. Der Faltenbalgen weist vorzugsweise einen am Ro tor befestigten Balgenanschlußring, einen tubusförmigen dehn- und komprimierbaren Balgen und einen Balgenfrontring auf. Der dehn- und komprimierbare Balgen kann beispielsweise aus Edel stahl bestehen. Der Faltenbalgen ist vorzugsweise an seinem dem Rotor abgewandten Ende mittels eines Rückhalterings mit dem Schaft abdichtend verbunden. Alternativ kann der Falten balgen an seinem dem Rotor abgewandten Ende am Schaft abdich tend angeschweißt sein. Im Schaftlager kann weiterhin ein ringförmiger Magnet angeordnet sein, der die magnetisierbare Emulsion magnetisieren kann. Die Lagerung des Rotors im Sta tor erfolgt vorzugsweise mittels eines Kugellagers.The transverse displaceability of the Shaft by locking between the shaft and rotor limits a predetermined range. The lock can for example a protrusion in the rotor and a recess have in the shaft, in which the projection can engage. This protrusion is preferably one through the rotor by reaching screw and the recess an elongated Groove, the width of which is essentially the screw width and de Ren length essentially the range of displaceability corresponds. The bellows preferably has one on the ro attached bellows connection ring, a tubular expansion and compressible bellows and a bellows front ring. The expandable and compressible bellows can, for example, be made of noble steel exist. The bellows is preferably on his end facing away from the rotor by means of a retaining ring sealingly connected to the shaft. Alternatively, the folds seal at the end of the shaft facing away from the rotor tend to be welded on. A shaft bearing can still be used annular magnet can be arranged, which is the magnetizable Emulsion can magnetize. The storage of the rotor in Sta Tor is preferably carried out by means of a ball bearing.

Die vorliegende Erfindung umfaßt weiterhin die Verwendung des Schaftlagers als Spindeldurchführung in einer Plasmaabschei dungsanlage, die einen Drehhebeantrieb und eine Vakuumkammer aufweist. Das Lager ist dabei vorzugsweise so orientiert, daß der Faltenbalgen sich in der Vakuumkammer der Plasmaabschei dungsanlage befindet. Die Spindel ist im Schaftlager vorzugs weise durch den Dreh- und Hebemechanismus rotierbar und transversal verschieblich.The present invention further includes the use of the Shaft bearing as a spindle bushing in a plasma separator dung system, which a rotary lifting drive and a vacuum chamber having. The bearing is preferably oriented so that the bellows are in the vacuum chamber of the plasma separator system is located. The spindle is preferred in the shaft bearing as rotatable by the rotating and lifting mechanism and can be moved transversely.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen beschrieben, wo bei auf die Figuren Bezug genommen wird, in denen folgendes dargestellt ist. Es zeigt:In the following the invention is described in detail where reference is made to the figures in which the following is shown. It shows:

Fig. 1 eine vorbekannte Plasmaabscheidungsanlage im Quer schnitt; und Figure 1 is a known plasma deposition system in cross section. and

Fig. 2 das erfindungsgemäße Schaftlager. Fig. 2, the shaft bearing according to the invention.

Die in Fig. 1 gezeigte Plasmaabscheidungsanlage soll bei spielhaft das Problem der Abdichtung von Schäften zeigen, welche durch eine Durchtrittsöffnung zwischen zwei Bereichen unterschiedlicher Gas-Drücke hindurchgeführt werden. Darge stellt ist eine Plasmaabscheidungsanlage mit einer Vakuumkam mer 1 und einer darunter angeordneten Evakuierkammer 4. Die beiden Kammern stehen über einen Verbindungsstutzen 5 mitein ander in Verbindung. Die Evakuierung der Kammern erfolgt über einen Pumpenanschluß 6. In der Vakuumkammer 1 ist ein rotier barer Wafer-Drehteller 2 angeordnet, auf dem die zu bearbei tenden Werkstücke, beispielsweise Wafer, abgelegt werden. Un ter dem Wafer-Drehteller 2 befindet sich eine Heizplatte 3. Diese dient dazu, den Werkstücken auf dem Wafer-Drehteller eine notwendige Prozeßtemperatur zu verleihen. Während eines Prozeßvorgangs ruht der Wafer-Drehteller unmittelbar auf der Heizplatte 3. Der Drehteller wird von einer Seite aus mit Werkstücken beschickt und danach jeweils um einen vorgegebe nen Winkel weitergedreht, um Platz für die Bestückung mit dem nächsten Werkstück zu schaffen. Nach Abschluß der Bearbeitung hat jedes Werkstück praktisch einen Vollkreis zurückgelegt, bevor es aus der Vakuumkammer wieder entnommen wird. Um den Wafer-Drehteller 2 frei um den vorbestimmten Winkel drehen zu können, wird er mittels des Tellerschafts 10 zunächst angeho ben, um dann um den vorbestimmten Winkel rotiert zu werden. Zu diesem Zwecke steht der Wafer-Drehteller 2 über den Tellerschaft 10 in Verbindung mit einer unter den Vakuumkam mern angeordneten Drehhebeanordnung 9. Der Tellerschaft 10 ist durch ein in der Evakuierkammer 4 angeordnetes Schaftge häuse 8 hindurchgeführt, welches auf der Durchtrittsseite des Tellerschafts durch die Evakuierkammer ein Schaftlager 7 auf weist und am Durchtritt von Schaftgehäuse 8 zur Evakuierkam mer 4 ein zweites Schaftgehäuselager 11 aufweist. Die Abdich tung des nicht evakuierten Lagergehäuses 8 (Atmosphäre) ge genüber der Evakuierkammer 4 erfolgt mittels einer T- Ringdichtung 12, die unterhalb des Schaftgehäuselagers 11 im Schaftgehäuse angeordnet ist und den Tellerschaft 10 ringför mig umgibt. Diese T-Ringdichtung weist die im Stand der Tech nik bekannten Nachteile auf.The plasma deposition system shown in FIG. 1 is intended to playfully show the problem of sealing shafts which are passed through a passage opening between two areas of different gas pressures. Darge represents a plasma deposition system with a vacuum chamber 1 and an evacuation chamber 4 arranged underneath. The two chambers are connected with each other via a connecting piece 5 . The chambers are evacuated via a pump connection 6 . In the vacuum chamber 1 , a rotatable wafer turntable 2 is arranged on which the workpieces to be machined, for example wafers, are deposited. Under the wafer turntable 2 there is a heating plate 3 . This serves to give the workpieces a necessary process temperature on the wafer turntable. During a process, the wafer turntable rests directly on the heating plate 3 . The turntable is loaded with workpieces from one side and then rotated further by a predetermined angle to make room for the loading of the next workpiece. After completion of the machining, each workpiece has practically covered a full circle before it is removed from the vacuum chamber. In order to be able to freely rotate the wafer turntable 2 by the predetermined angle, it is first raised by means of the plate shaft 10 , in order then to be rotated by the predetermined angle. For this purpose, the wafer turntable 2 is via the plate shaft 10 in connection with a rotary lifting arrangement 9 arranged under the vacuum chamber. The plate shaft 10 is passed through a shaft 8 arranged in the evacuation chamber 4, which has a shaft bearing 7 on the passage side of the plate shaft through the evacuation chamber and has a second shaft housing bearing 11 at the passage from shaft housing 8 to the evacuation chamber 4 . The sealing device of the non-evacuated bearing housing 8 (atmosphere) ge compared to the evacuation chamber 4 takes place by means of a T-ring seal 12 , which is arranged below the shaft housing bearing 11 in the shaft housing and surrounds the plate shaft 10 ringför mig. This T-ring seal has the disadvantages known in the prior art.

Das in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Schaftlager er setzt das in Fig. 1 gezeigte Schaftgehäuse. Es kann somit mit der Außenwandung der Evakuierkammer 4 verbunden sein oder alternativ, sofern ein anderer Evakuiermechanismus zur Verfü gung gestellt wird, an der Vakuumkammerwandung 1a der Vakuum kammer 1 selbst. In Fig. 2 wird die zweite Alternative dar gestellt, bei der das erfindungsgemäße Schaftlager an der Va kuumkammerwandung 1a befestigt ist. Das Schaftlager besteht aus einem Stator, der auch als Lagergehäuse 17 bezeichnet wird und der fest mit der Vakuumkammerwandung 1a verbunden ist sowie aus einem Rotor 20, der auch als Hohlwelle bezeich net werden kann. Der Schaft 10 ist durch diesen Rotor 20 transversal verschieblich hindurchgeführt. Bei Rotation des Schafts 10 dreht sich der Rotor 20 mit dem Schaft 10 mit. Das Lager weist eine zur Atmosphärenseite hinweisende Seite 18 und eine zur Vakuumkammer 1 hinweisende Vakuumseite 19 auf. Das Lager liegt mit der Vakuumseite 19 auf der Vakuumkam merwandung 1a auf und kann mit dieser z. B. verschraubt sein. Die Dichtigkeit zwischen Vakuumkammer und Umgebung wird mit tels einer in die Vakuumseite 19 eingelassenen statischen O-Ring-Dichtung gewährleistet.The shaft bearing according to the invention shown in Fig. 2 sets the shaft housing shown in Fig. 1. It can thus be connected to the outer wall of the evacuation chamber 4 or, alternatively, if another Evakuiermechanismus to Availability checked is provided supply, at the Vakuumkammerwandung 1 a of the vacuum chamber 1 itself. In Fig. 2, the second alternative is provided in which the inventive Shaft bearing is attached to the Va kuumkammerwandung 1 a. The shaft bearing consists of a stator, which is also referred to as a bearing housing 17 and which is firmly connected to the vacuum chamber wall 1 a, and of a rotor 20 , which can also be referred to as a hollow shaft. The shaft 10 is transversely displaceably guided through this rotor 20 . When the shaft 10 rotates, the rotor 20 rotates with the shaft 10 . The bearing has a side 18 pointing to the atmosphere side and a vacuum side 19 pointing to the vacuum chamber 1 . The camp lies with the vacuum side 19 on the vacuum chamber wall 1 a and can with this z. B. be screwed. The tightness between the vacuum chamber and the environment is ensured by means of a static O-ring seal embedded in the vacuum side 19 .

An dem erfindungsgemäßen Schaftlager sind gleichzeitig zwei Abdichtungsmechanismen vorgesehen, die einerseits eine Ab dichtung bei Rotation des Schafts, andererseits eine Abdich tung bei dessen transversaler Verschiebung sicherstellen. Zum einen wird in den Zwischenraum zwischen Stator 17 und Rotor 20 eine magnetisierbare Emulsion eingebracht, die bei einer Rotationsbewegung des Rotors im Stator durch ihre Magneti siertheit eine zuverlässige Abdichtung des Zwischenraums zwi schen Rotor 20 und Stator 17 bewirkt. Da zwischen dem Rotor 20 und dem Stator 17 keine Transversalverschiebungen statt finden, sondern ausschließlich Rotationsbewegungen, kann so mit innerhalb des eigentlichen Schaftlagers eine zuverlässige Abdichtung des Vakuums erreicht werden.At the shaft bearing according to the invention two sealing mechanisms are simultaneously provided, on the one hand a seal from rotation of the shaft, on the other hand, a sealing device ensure its transverse displacement. On the one hand, a magnetizable emulsion is introduced into the space between the stator 17 and the rotor 20 , which causes a reliable sealing of the space between the rotor 20 and the stator 17 when the rotor in the stator rotates due to its magnetism. Since no transverse displacements take place between the rotor 20 and the stator 17 , but only rotational movements, a reliable sealing of the vacuum can thus be achieved within the actual shaft bearing.

Der zweite Abdichtmechanismus bewirkt eine zuverlässige Ab dichtung zwischen dem Schaft 10 und dem Rotor 20. Er besteht aus einem Faltenbalgen, welcher fest mit dem Rotor einerseits und dem Schaft andererseits verbunden ist. Es handelt sich hierbei also um eine mechanisch wirkende Abdichtung des Zwi schenraums zwischen Schaft 10 und Rotor 20.The second sealing mechanism provides a reliable seal between the shaft 10 and the rotor 20th It consists of a bellows, which is firmly connected to the rotor on the one hand and the shaft on the other. It is therefore a mechanical seal of the inter mediate space between shaft 10 and rotor 20th

Die verwendete magnetisierbare Emulsion soll gegen die mit ihr in Kontakt kommenden Substanzen widerstandsfähig sein. Dies betrifft insbesondere chemische Abscheidungsprozesse, beidenen aggressive Substanzen in der Vakuumkammer enthalten sind. Dem Fachmann sind hierfür eine Reihe geeigneter, magne tisierbarer Substanzen bekannt, z. B. Fluorkohlenwasserstoffe oder Ester. Damit die zwischen Stator 17 und Rotor 20 befind liche ferrofluide Emulsion diesen Zwischenraum zuverlässig abzudichten vermag, muß sie magnetisiert sein. Dies wird durch Magnete reicht, die im Zwischenraum oder in unmittelba rer Nähe des Zwischenraums im wesentlichen kreisförmig um den Rotor herum angeordnet sind. In Fig. 2 ist ein ringförmiger Dauermagnet 26 mit insgesamt drei Ringwülsten gezeigt. Zwi schen der Rotoraußenwand und diesen Ringwülsten verbleiben nur schmale Spalten mit einem besonders stark wirkenden Ma gnetfeld, die mit magnetisierbarer Emulsion gefüllt sind und die O-ringartige Abdichtung des Zwischenraums zwischen Stator 17 und Rotor 20 bewirken.The magnetizable emulsion used should be resistant to the substances that come into contact with it. This applies in particular to chemical deposition processes that contain aggressive substances in the vacuum chamber. A number of suitable, magnetizable substances are known to the person skilled in the art, for. B. fluorocarbons or esters. In order for the ferrofluid emulsion between stator 17 and rotor 20 to reliably seal this gap, it must be magnetized. This is achieved by magnets which are arranged in the space or in the immediate vicinity of the space in a substantially circular manner around the rotor. An annular permanent magnet 26 with a total of three ring beads is shown in FIG. 2. Between the outer rotor wall and these ring beads only narrow gaps with a particularly strong magnetic field remain, which are filled with magnetizable emulsion and cause the O-ring-like sealing of the space between stator 17 and rotor 20 .

Es ist jedoch auch vorstellbar, lediglich eine Ringwulst zu verwenden oder den oder die Magnete in etwas größerem Abstand vom Rotor 20 zu beabstanden, sofern die magnetische Kraft noch hinreichend ist, die im Zwischenraum befindliche magne tisierbare Emulsion zu magnetisieren. Des weiteren können Elektromagnete an Stelle von Dauermagneten verwendet werden, um beispielsweise die Dichtleistung gezielt an das anliegende Vakuum anpassen zu können. Auch kann mehr als eine Anordnung von Magneten verwendet werden.However, it is also conceivable to use only an annular bead or to space the magnet or magnets at a somewhat greater distance from the rotor 20 , provided that the magnetic force is still sufficient to magnetize the magnetizable emulsion located in the space. Furthermore, electromagnets can be used instead of permanent magnets in order, for example, to be able to specifically adapt the sealing performance to the applied vacuum. More than one arrangement of magnets can also be used.

Der den Zwischenraum zwischen Schaft 10 und Rotor 20 abdich tende Faltenbalgen besteht in der vorliegenden Ausführungs form aus einem am Rotor 20 befestigten Balgenanschlußring 23, einem Balgen 25 und einem am Schaft anliegenden Balgenfron tring 24, der mit einem eng schließenden Rückhaltering 27 mit dem Schaft abdichtend verbunden ist. Da der gesamten Falten balgen mit dem Schaft 10 und dem Rotor 20 mitrotiert, kann der Rückhaltering 27 auf seine Abdichtungsfunktion hin opti miert werden, da keine Gleitung zwischen Schaft 10 und Rück haltering 27 erfolgen wird. Der eigentliche Balgen 25 kann beispielsweise aus Edelstahl gefertigt sein, ist vorteilhaf terweise tubusförmig und derart in Falten oder Rillen gepreßt oder sonstwie geformt worden, daß er sich bei transversalen Verschiebungen des Schafts dehnen oder zusammenziehen kann. Er gleicht damit in seiner Funktion aus dem fotografischen Bereich bekannten Balgen, wie beispielsweise Nahaufnahmebal geneinrichtungen. Der Balgen kann neben einer zylinderförmi gen Ausgestaltung auch andere Formen haben, die geeignet sind, eine Kompression und Expansion mitzumachen, beispiels weise konusförmig.The gap between the shaft 10 and the rotor 20 sealing bellows consists in the present embodiment form of a bellows connecting ring 23 attached to the rotor 20 , a bellows 25 and a bellows fron adjacent to the shaft ring 24 , which seals with a tight-fitting retaining ring 27 with the shaft connected is. Since the entire bellows to the shaft 10 and the rotor 20 rotates together, the retaining ring can be mized towards opti to its sealing function 27, since no slip between the shaft 10 and retaining ring is carried 27th The actual bellows 25 can be made of stainless steel, for example, is advantageously tubular and has been pressed into folds or grooves or shaped in some other way that it can expand or contract in the event of transverse displacements of the shaft. It thus resembles bellows in its function known from the photographic sector, such as gene close-up bellows. In addition to a cylindrical configuration, the bellows can also have other shapes which are suitable for taking part in compression and expansion, for example conical.

Die Befestigung des Balgenanschlußrings 23 am Rotor 20 kann beispielsweise durch Verschweißen erfolgen. Wichtig ist, daß zwischen den Teilen Rotor 20, Balgenanschlußring 23, Balgen 25, Balgenfrontring 24 und Rückhaltering 27 ein gasdichter Verschluß hergestellt ist. Dies kann in dem Fachmann bekann ter Weise durch Verschweißen, spezielles Verkleben, oder, wie im Falle von Rotor und Balgenanschlußring, durch einstückiges Ausformen erfolgen.The bellows connection ring 23 can be attached to the rotor 20 , for example, by welding. It is important that a gas-tight seal is made between the parts rotor 20 , bellows connecting ring 23 , bellows 25 , bellows front ring 24 and retaining ring 27 . This can be done in a manner known to the person skilled in the art by welding, special adhesive bonding or, as in the case of the rotor and bellows connecting ring, by one-piece molding.

Alternativ zur Verwendung eines Rückhalterings 27 kann der Balgenfrontring 24 beispielsweise auch am Schaft 10 ver schweißt sein. Auch hier ist wieder maßgeblich, daß ein gas dichter Abschluß zwischen dem Balgenfrontring und dem Schaft zustande kommt.As an alternative to using a retaining ring 27 , the bellows front ring 24 can also be welded to the shaft 10, for example. Again, it is essential that a gas-tight seal is created between the bellows front ring and the shaft.

Um ein Zerreißen oder andere Beschädigungen des Faltenbalgens zu vermeiden, sollte die transversale Verschieblichkeit des Schafts 10 begrenzt werden. Hierzu kann beispielsweise ein Vorsprung im Rotor vorgesehen sein, der in eine entsprechende Vertiefung im Schaft 10 eingreift, so daß der Schaft 10 in beide Richtungen nur bis zu dem Punkt verschoben werden kann, an dem der Vorsprung gegen die Endwände der Vertiefung stößt. In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wird als Vor sprung eine Mitnehmerschraube 22 verwendet, welche in den Ro tor 20 eingeschraubt ist und in dem vom Rotor 20 gebildeten Hohlraum nach innen hineinragt. Die Vertiefung ist in dieser Ausführungsform eine Mitnehmernut 29 im Schaft 10, deren Län ge dem gewünschten Verschieblichkeitsbereich entspricht und deren Breite im wesentlichen der Schraubenbreite entspricht. Auf diese Weise kann ein Spiel zwischen dem Schaft 10 und dem Rotor 20 minimiert werden, wenn beide gemeinsam rotieren.In order to avoid tearing or other damage to the bellows, the transverse displaceability of the shaft 10 should be limited. For this purpose, for example, a projection can be provided in the rotor, which engages in a corresponding recess in the shaft 10 , so that the shaft 10 can only be displaced in both directions up to the point at which the projection abuts the end walls of the recess. In the embodiment shown in Fig. 2 embodiment is used as a driver screw Before crack 22 which tor in the Ro is screwed 20 and projects into the cavity formed by the rotor 20 to the inside. In this embodiment, the depression is a driver groove 29 in the shaft 10 , the length of which corresponds to the desired range of displacement and whose width essentially corresponds to the screw width. In this way, play between the shaft 10 and the rotor 20 can be minimized when the two rotate together.

Es ist jedoch auch möglich, den Vorsprung im Schaft 10 anzu bringen und dann eine Vertiefung im Rotor 20 vorzusehen, in die dieser Vorsprung eingreifen kann. Maßgeblich für die Aus führung dieses Merkmals muß jedenfalls sein, daß Schaft und Rotor stets gemeinsam rotieren, jedoch lediglich der Schaft transversal verschiebbar ist, während der Rotor im wesentli chen keine transversalen Bewegungen machen darf. Um ein leichtgängiges Rotieren des Rotors 20 im Stator 17 zu ermög lichen, können entsprechende Lagerungen vorgenommen werden. Beispielsweise können Gleitlager vorgesehen sein oder, wie im in der Fig. 2 gezeigten Beispiel, ein Kugellager mit Kugeln 21. Auch ist es vorstellbar, daß mehrere Kugellager verwendet werden oder Kugel- und Gleitlager kombiniert werden können. Schließlich sollten Rotor und Stator so aufeinander abge stellt sein, daß aus den Abschlüssen keine magnetisierbare Emulsion austreten kann. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem Vorsprünge am Rotor und am Stator vorgesehen werden, die lediglich einen so kleinen Zwischenspalt zwischen Rotor und Stator im Bereich der Vorsprünge verbleiben lassen, daß ein Durchtritt von magnetisierbarer Emulsion nicht mög lich ist. Die Lagerschalen eines verwendeten Kugellagers kön nen entweder einstückig mit dem Rotor, beziehungsweise dem Stator ausgeführt sein, oder es kann zwischen Rotor und Sta tor ein vollständiges Kugellager inklusive der Lagerschalen eingesetzt werden. Letzeres hat den Vorteil, daß auf indu striell verfügbare Standardkugellager zurückgegriffen werden kann.However, it is also possible to bring the projection into the shaft 10 and then to provide a recess in the rotor 20 in which this projection can engage. The decisive factor for the implementation of this feature must in any case be that the shaft and rotor always rotate together, but only the shaft is transversely displaceable, while the rotor must not make any transverse movements in wesentli chen. In order to allow easy rotation of the rotor 20 in the stator 17 , appropriate bearings can be made. For example, plain bearings can be provided or, as in the example shown in FIG. 2, a ball bearing with balls 21 . It is also conceivable that several ball bearings can be used or that ball and slide bearings can be combined. Finally, the rotor and stator should be placed on each other so that no magnetizable emulsion can escape from the ends. This can be achieved, for example, by providing projections on the rotor and on the stator, which only leave such a small intermediate gap between the rotor and the stator in the region of the projections that passage of magnetizable emulsion is not possible. The bearing shells of a ball bearing used can either be made in one piece with the rotor or the stator, or a complete ball bearing including the bearing shells can be used between the rotor and the stator. The latter has the advantage that industrially available standard ball bearings can be used.

Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß das erfindungsgemäße Schaftlager eine besonderes vorteilhafte Abdichtung bei Rota tions- und Transversalverschiebungen erzielt, indem die zwei Bewegungen unterschiedlichen Bereichen des Schaftlagers zuge wiesen werden, und damit jeder der Bewegungen eine optimale Abdichtung durch spezielle Maßnahmen zugeordnet werden kann. In summary it can be said that the invention Shaft bearing a particularly advantageous seal at Rota tion and transversal shifts achieved by the two Movements to different areas of the shaft bearing be shown, and thus each of the movements an optimal Sealing can be assigned through special measures.

Reference list

11

Vakuumkammer
Vacuum chamber

11

a Vakuumkammerwandung
a vacuum chamber wall

22nd

Waferdrehteller
Wafer turntable

33rd

Heizplatte
Hot plate

44th

Evakuierkammer
Evacuation chamber

55

Verbindungsstutzen
Connecting piece

66

Pumpenanschluß (für Vakuum)
Pump connection (for vacuum)

77

Schaftlager
Shaft bearing

88th

Schaftgehäuse
Shaft housing

99

Dreh-/Anhebeanordnung
Rotation / lifting arrangement

1010th

Tellerschaft
Discipleship

1111

Schaftgehäuselager
Shaft housing bearing

1212th

T-Ring-Dichtung
T-ring seal

1515

Schaftnut zur Kopplung mit Dreh-/Anhebeanordnung
Shaft groove for coupling with rotating / lifting arrangement

1616

Schaftgewinde zur Kopplung mit Drehteller
Shaft thread for coupling with a turntable

1717th

Lagergehäuse/Stator
Bearing housing / stator

1818th

Atmosphärenseite des Lagergehäuses
Atmospheric side of the bearing housing

1919th

Vakuumseite des Lagergehäuses
Vacuum side of the bearing housing

2020th

Lagerrotor (Hohlwelle)
Bearing rotor (hollow shaft)

2121

Kugeln des Kugellagers
Balls of the ball bearing

2222

Mitnehmerschraube
Drive screw

2323

Balgenanschlußring
Bellows connection ring

2424th

Balgenfrontring
Bellows front ring

2525th

Balgen
Bellows

2626

Ferrofluid-Ringmagnet
Ferrofluid ring magnet

2727

Rückhaltering
Retaining ring

2828

Statischer O-Ring
Static o-ring

2929

Mitnehmernut
Driver groove

Claims

1. shaft bearing with a stator ( 17 ) and a rotor ( 20 ), wherein a shaft ( 10 ) is transversely displaceable and rotatable by the rotor ( 20 ) and the rotor ( 20 ) is mounted in the stator ( 17 ), characterized that the space between the rotor ( 20 ) and the stator ( 17 ) is sealed with a magnetizable emulsion and further gives a bellows to at least part of the shaft ( 10 ), the bellows being attached at one end to the rotor ( 20 ) and is sealingly connected to the shaft ( 10 ) at its end facing away from the rotor ( 20 ).

2. shaft bearing according to claim 1, characterized in that the transverse displaceability of the shaft ( 10 ) by a locking between the shaft ( 10 ) and rotor ( 20 ) is limited to egg NEN predetermined area.

3. shaft bearing according to claim 2, characterized in that the locking has a projection in the rotor ( 20 ) and a Ver recess in the shaft ( 10 ), in which the projection can engage.

4. shaft bearing according to claim 3, characterized in that the projection is a through the rotor ( 20 ) extending screw ( 22 ) and the recess is an elongated groove ( 29 ) whose width corresponds substantially to the screw width and whose length substantially the area corresponds to the displaceability.

5. shaft bearing according to one of claims 1 to 4, characterized in that the bellows, a bellows attached to the rotor ( 20 ) bellows ring ( 23 ), a tubular, expandable and compressible ren bellows ( 25 ), and a bellows front ring ( 24 ) having.

6. shaft bearing according to claim 5, characterized in that the expandable and compressible bellows ( 25 ) made of stainless steel be.

7. shaft bearing according to claim 5 or 6, characterized in that the bellows at its end facing away from the rotor ( 20 ) by means of a retaining ring ( 27 ) with the shaft ( 10 ) is abich tend connected.

8. shaft bearing according to claim 5 or 6, characterized in that the bellows at its end facing away from the rotor ( 20 ) is welded to the shaft ( 10 ) in a sealing manner.

9. shaft bearing according to one of claims 1 to 8, characterized in that a magnet ( 26 ) is further arranged therein which can magnetize the ma gnetisbare emulsion.

10. shaft bearing according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bearing of the rotor ( 20 ) in the stator ( 17 ) has a ball bearing.

11. Use of the bearing according to one of claims 1 to 10 as a spindle bushing in a plasma deposition system which has a rotary / lifting drive ( 9 ) and a vacuum chamber ( 1 ).

12. Use according to claim 11, characterized in that the bearing is oriented so that the bellows is in the vacuum chamber ( 1 ) of the plasma deposition system.

13. Use according to claim 10 or 11, characterized in that the spindle in the shaft bearing by the rotary / lifting mechanism ( 9 ) is rotatable and transversely displaceable.